Descoberto há oito anos na Inglaterra, grafeno já mobiliza duas dezenas de pesquisadores na UFMG

No final de 2004, dois pesquisadores, Andre Geim e Konstantin Novoselov, da Universidade de Manchester, na Inglaterra, descreveram o processo para a obtenção de um novo material chamado grafeno, a partir da esfoliação de grafite.

A descoberta, que rendeu à dupla o Prêmio Nobel da Física em 2010, é objeto de estudos do pesquisador Daniel Elias, doutor em Física pela UFMG que acaba de voltar do pós-doutorado orientado por Geim e Novoselov. “O grafeno é o material mais resistente do mundo, além de ser ótimo condutor de eletricidade e de calor. Além disso, é transparente, durável e impermeável. Essas propriedades abrem um leque de aplicações para o material”, explica Elias.

As aplicações para o grafeno vão desde a produção de componentes eletrônicos ao revestimento de estruturas. Por ser completamente impermeável e resistente, estruturas feitas com o material proporcionam alta proteção para os materiais que revestem. “Um novo uso para o grafeno seria a criação de supercapacitores. Eles substituiriam as atuais baterias de celulares, que passariam a ser carregadas em segundos", explica o pesquisador.

No momento, Daniel Elias estuda as propriedades eletrônicas do grafeno a partir de medidas de capacitância em campos magnéticos intensos, que foram recentemente descritas no artigo Interaction phoenome in graphene seen through quantum capacitance, publicado este ano na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

“Só no Departamento de Física da UFMG há em torno de 25 professores e estudantes focados em estudos sobre o grafeno e outras nanoestruturas de carbono. Trabalhamos na caracterização do grafeno elemento, além de tentarmos desenvolver novas técnicas para sua obtenção e aplicações”, afirma.

Um dos principais estudiosos do assunto no país é o professor Marcos Pimenta, que em 2010 concedeu entrevista ao Boletim da UFMG sobre as pesquisas na área.

Técnicas de obtenção
O grafeno é formado por átomos de carbono, organizados em uma rede em formato hexagonal (foto). Uma das técnicas de obtenção desse material consiste em esfoliar o grafite utilizando uma fita adesiva, depositando-o sobre um substrato de silício oxidado. Este processo, denominado esfoliação micromecânica, foi descrito pela primeira vez por Geim e Novoselov, em 2004.

“A técnica de esfoliação micromecânica, apesar de muito prática e simples, não é viável industrialmente, uma vez que gera volumes muito pequenos. Por isso, parte das pesquisas hoje realizadas no mundo todo foca seus esforços em novas técnicas para a obtenção do elemento”, diz Daniel.

Além da esfoliação mecânica, outros métodos difundidos para a obtenção do material são a esfoliação química e a obtenção a partir de gases de carbono, processo chamado CVD (Deposição de Fase Valor).

“O grafeno pode ser usado de muitas maneiras. Sua durabilidade, impermeabilidade e resistência o tornam potencialmente viável para várias aplicações. Mas seu emprego pela indústria depende da obtenção em larga escala”, conclui o pesquisador.

Artigo: Interaction phoenome in graphene seen through quantum capacitance
Publicado na revista PNAS e disponível aqui.

(Luana Macieira)